Caracterização química e mineralógica de resíduos sólidos industriais minerais do Estado do Paraná

Abstract

Resumo: No presente estudo foram caracterizados química e mineralogicamente quinze resíduos sólidos industriais minerais de quatro empresas do Estado do Paraná. Também foi feita uma estimativa quantitativa das fases presentes em cada resíduo. As técnicas utilizadas foram: fluorescência de raios X (FRX) e difração de raios X (DRX). Quando as análises de DRX e FRX não foram suficientes para se estabelecer um modelo quantitativo de fases para o resíduo, foram realizadas outras análises, tais como: determinação de cal livre, fracionamento por densidade, determinação do índice de refração, análise de pH, análise térmica (TG), análise de infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O presente estudo objetiva identificar, nos resíduos sólidos industriais selecionados, os principais elementos químicos presentes e todas as principais fases minerais que os contêm, sem se preocupar com a representatividade quantitativa. As duas escórias de aciaria são compostas majoritoriamente denesossilicatos, espinélios e óxidos binários. Os dois pós de aciaria são compostos majoritoriamente pelos espinélios de franklinita e magnetita e por zincita. As quatro carepas são compostas majoritoriamente por três óxidos de ferro: wustita, magnetita e hematita. O lodo de ETE de curtume após calcinação apresentou como fases minerais de silicatos, sulfatos e óxidos, em especial o óxido misto de cromo e alumínio. O pó de rebaixadeira curtido ao cromo (wet blue), após calcinação, apresentou majoritoriamente óxido de cromo (III). O lodo de anodização apresentou fase amorfa dominante de hidróxido de alumínio hidratado com sulfato de alumínio hidratado. A fase cristalina dominante foi a gipsita. Os resíduos dregs e lodo de cal são compostos principalmente por carbonato de cálcio com pequenas quantidades de magnésio e menores quantidades de gipsita. O resíduo grits tem calcita, pirssonita, portlandita e brucita. A cinza da caldeira é composta predominantemente por matéria orgânica amorfa sendo o quartzo a principal fase cristalina. Espera-se que os resultados possam contribuir para a utilização destes resíduos como matérias primas em aplicações as mais nobres possíveis, minimizando impactos ambientais e aumentando a lucratividade das empresas.

Abstract: A chemical and mineralogical characterization of fifteen residues generated by four Parana State industries was performed in the present work. A quantitative phase estimation was also made for each residue. The techniques utilized were X-ray fluorescence (XRF) and X-ray diffraction. Depending on the specific need for the characterization, aditional analysis were performed, such as : active lime, density fractioning, refraction index determination, pH analysis, thermal analysis, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM).The present project aims at the identification, on the selected industrial solid residues, the main chemical elements present and all major mineral phases containing them. No attempts were made to make the samples quantitatively representative. Both steel slags are mainly composed of nesosilicates, spinels and binary oxides. Both Electric Arc Furnace (EAF) dusts are mainly composed of fraklinite and magnetite, both are spinels, and zincite. The four steel oxide scales are mainly composed of three iron oxides: wustite, magnetite and hematite. The calcined leather sludge is mainly composed of silicates, sulfates and oxides, being an aluminum chromium mixed oxide the major mineral phase. The calcined wet blue leather shavings has chromium oxide (III) as the major component. The anodizing sludge has a dominant amorphous phase composed of hydrated aluminum hydroxide and hydrated aluminum sulfate, the dominant crystalline phase is gipsite. The residues dregs and lime mud are mainly composed of calcite bearing small amounts of magnesium and also have gipsite as a minor phase. The residue grits has calcite, pirssonite, portlandite and brucite. The wood ash is mainly composed of amorphous organic matter and has quartz as the major crystalline phase. It is hoped that the present results can contribute to the utilization of these residues as raw materials in applications as noble as possible, minimizing environmental impacts and improving the industrial profits.